年产25万吨白碳黑项目可研报告.docx

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年产25万吨白碳黑项目可研报告

第一章总论

1.1项目名称及承办单位

1.1.1项目名称

项目名称：

年产2.5万吨白碳黑项目

1.1.2项目承办单位

项目承办单位：

项目法人代表人：

1.1.3拟建地点：

XXXX工业集中区

1.2XXXX工业集中区简介

XXXX工业集中区位于X最西部，西靠濮阳县，北依濮台高等级公路，规划面积1200亩。

正在建设的德商高速公路、濮范高速公路的交汇点距园区仅有5公里，濮范高速在园区北约1公里处设有出入口一处，该出入口与园区迎宾大道相接。

濮台铁路（即长泰铁路）紧临园区南部从濮城境内通过，该铁路已被纳入国家铁路“十一五”规划，即将扩建为国家二级铁路，并在濮城镇设有客货两个车站，随着项目的开工建设，可将铁路专用线建设至厂区。

项目区交通便利，地势力平坦、开阔，地貌简单，工程地质条件好，地上、地下无文物，地基承载力均在每平方米12吨左右。

1.3项目建设的总体目标及必要性

1.3.1项目建设的总体目标

项目产品按国家标准和行业标准组织生产，质量水平达到国内同类产品先进水平，项目整体水平处于国际先进水平。

项目总投资7000万元，可年产2.5万吨白碳黑。

项目达产后可实现年销售收入7000万元，税后利润1400万元。

1.3.2项目建设的必要性

白碳黑是一种具有活性的二氧化硅粒子，化学名称为胶体二氧化硅或水合二氧化硅，是一种重要的硅系无机精细化工原料，是橡胶工业重要的补强原料。

因其微观结构和聚集状态和炭黑类似，且在橡胶中近似于炭黑相似的补强性能，颜色为白色或无色而得名。

白碳黑具有广泛的用途。

其可用于鞋类、轮胎及其它透明和彩色橡胶制品作为橡胶补强剂；用作作料、油墨和塑料工业的分散剂、抗沉降剂或消光剂；在农药、饮料等行业中用作载体或流动剂；在牙膏中用作摩擦剂等。

随着我国国民经济的不断增长，白碳黑的消费日益增加，其社会供需矛盾在一定程度上也日趋紧张，目前国内需求总量约25万吨，年产量约19万吨，每年约需进口6万吨，因此，投资建设白碳黑项目，扩大白碳黑新产品的生产能力，生产高品质的白碳黑具有非常广阔的用途和良好的市场前境。

1.4生产规模、投资估算及资金措施

1.4.1生产规模

项目达产后，可年产白碳黑2.5万吨。

其中高补强透明白炭黑10000吨，子午线轮胎用白碳黑15000吨。

1.4.2投资估算

本项目总投资7000万元，其中固定资产投资6200万元，流动资金800万元。

1.4.3资金筹措

本项目总投资7000万元，主要由承办单位自筹。

1.5项目实施进度

本项目严格按照国家有关项目建设程序进行，项目实施进度包括准备工作，土建工程勘察设计、施工、竣工验收，生产及检测设备的选购、安装、调试及验收等阶段。

该项目建设自资金到位起建设期为一年，生产期共10年。

其中投产期为2年，达产期8年。

整2个计算周期按11年计算。

工程投产后的第一年产负荷50%计算，第二年生产负荷为80%计算，以后各年均按100%计算。

1.6主要技术经济指标

主要技术经济指标表

序号

项目名称

单位

数量

备注

一

生产规模

白炭黑

T/a

25000

新增

其中：

高补强透明白炭黑

T/a

10000

新增

子午线轮胎用白炭黑

T/a

15000

新增

二

年操时间

小时

7200

三

主要原材料用量

1

水玻璃

T/a

26000

2

硫酸

T/a

11000

3

改性助剂

T/a

100

4

改性剂

T/a

100

四

燃料、动力消耗量

1

供水（新鲜水）

最大用水量

m3/h

200

平均用水量

m3/h

140

2

电

年消耗量

万kw.h

2650

3

蒸气

吨

55000

平均用汽量

t/h

8

4

燃料

天然气

9.6×106标方

五

三废排放量

废水

m3/h

10

六

运输量

1

运入量

吨/年

37200

2

运出量

吨/年

20000

序号

项目名称

单位

数量

备注

七

全厂定员

人

170

1

其中：

生产工人

人

145

2

经营、管理人员

人

25

八

占地面积

m2

4000

九

建筑面积

m2

4167

新增

十

总投资

万元

6000

其中：

建设投资

万元

4017.5

建设期利息

万元

102.5

流动资金

万元

1880

十一

年销售收入

万元

15000

十二

成本和费用

万元

9216

正常年总成本费用

万元

9164

十三

正常年份利润总额

万元

2699

十四

正常年份销售税金

万元

1800

十五

财务评价指标

1

投资利润率

%

44.48

2

投资利税率

%

96.4

3

投资回收期

6年8个月

含建设期1年

4

全员劳动生产率

万元/人

88.2

5

全投资财务内部收益率（税后）

%

45.95

6

全投资财务净现值（税后）

万元

9699

第二章市场需求预测

2.1产品的现状及用途

白炭黑具有补强性能，是橡胶工业重要的补强原料，按其生产方法可分为两类，即气相法白炭黑和沉淀法白炭黑。

气相法白炭黑是有机硅橡胶的补强材料。

可用于涂料、油墨和塑料工业作分散剂、抗沉降剂或消光剂，还在许多行业作流动剂、吸附剂或载体等，但由于其价格昂贵，总的用量不多，不到沉淀法的十分之一。

沉淀法白炭黑作为橡胶的补强原料主要用于鞋类、轮胎和其它透明和彩色橡胶制品，还可用作塑料制品、涂料、粘合剂、人造分子筛、合成树脂、白色珠光泥及农药的掺和料，还是造纸、颜料、化妆品、制药、制糖、电子等产品的填充料以及生产印刷油墨的消光剂、塑料薄膜的开口剂。

白炭黑通常按其比表面积大小和用途进行分类，国际标准ISO.5794—1：

1994《橡胶配合剂沉淀水合二氧化硅》的附录E中规定了沉淀法白炭黑的分类及其典型理化性能。

分类是按白炭黑的比表面积分为A、B、C、D、E、F等6类，但不像炭黑品种那样给出了每个品种的具体名称见下表。

沉淀法白炭黑的分类（ISO.5974—1：

1994）

等级

比表面积，m2/g

等级

比表面积，m2/g

A

≥

D

106—135

B

161—190

E

71—105

C

136—160

F

≤70

国外主要生产厂家按产品的比面积、剂型（粉剂、粒状、团粒状）和用途其产品品种进行了分类，并给出了商品名称和牌号。

一般每个厂家的橡胶用或非橡胶用白炭黑均有十多个品种。

沉淀法白炭黑的比表面积反映了其原生粒子的大小，是影响其应用性能的主要指标。

一般来说，粒子越小，表面积越大，在橡胶中的补强途径愈好，但是比表面积过大时，粒子间内聚力增中，在胶料中不易分散，使胶料在加工过程中粘度过大，生热高、容易烧焦；另一方面会吸附较多的硫化促进剂，加快硫化促进剂的分解，从而延迟硫化时间。

因此胶鞋和橡胶制品用沉淀法白炭黑的比表面积一般为170m2/g—190m2/g，轮胎用沉淀法白炭黑一般为140m2/g—170m2/g。

但是通过改性沉淀法白炭黑的生成和造粒工艺增强其实分散性以后，可开发出表面较高（180m2/g—250m2/g）补强和分散性均较好的新品种。

比表面积较高的沉淀法白炭黑适用于涂料、油墨的增稠，也可代替气相法白炭黑用于硅橡胶制品中。

本项目生产的高补强透明白炭黑产品主要用户为轮胎工业，用于子午线轮胎、工程轮胎及自行车彩色轮胎的加工。

超细活性二氧化硅也可应用于医药、食品、油墨、电池、催化剂载体、聚合树脂、电子封填材料等领域。

2.2国内外同类产品的生产能力及消费情况

2.2.1国外概况

白炭黑在第二次世界大战期间开始工业化生产。

世界白炭黑生产能力1974年为47.5万吨，1978年为57万吨，1990年80万吨，1997年为100万吨，1990年到1997年年均增长率约为3.2%。

在1997年的生产能力中沉淀法白炭黑约90万吨，气相法白炭黑约10万吨。

沉淀池白炭黑主要生产厂商由德国的德古萨公司、法国的罗地亚公司、美国的P.P.G公司、荷兰的阿克苏公司、日本的德山曹达和二氧化硅公司。

2.2.2国内概况

我国白炭黑生产始于1958年。

第一套沉淀法白炭黑装置在广州人民化工厂建成投产，但规模小。

随着二十世纪八十年代国内胶鞋和运动生产的迅猛发展，白炭黑的需求量大幅度增加，白炭黑的产量也不断增加，但仍不能满足国内需求。

据《中国橡胶企业名录》，全国白炭黑生产企业有许多家，由于厂家众多，统计数字难以完全。

据我们估算，目前国内白炭黑生产量约19万吨，而国内需求约25万吨。

缺口近6万吨。

沉淀法白炭黑消费比例和估算消费量

行业

橡胶

农药、饲料

涂料

牙膏

其他

合计

消费比例，%

76.51

13.68

2.82

0.99

6.0

100

消费量，万吨

18.90

3.38

0.70

0.24

1.48

24.7

从消费结构上看，国内橡胶行业消费比例高于国外，这是因为国内胶鞋和运动鞋生产特别发达。

2.3市场需求预测

2.3.1相关行业发展状况

1、胶鞋和运动鞋

我国是鞋类生产大国，年产鞋60亿双，约为世界鞋产量的1/2，其中出口内销约各占一半。

在鞋类产品中皮鞋约占一半，胶鞋和运动鞋约占1/3。

目前我国胶鞋运动鞋年生产能力约25亿双，耗胶量约20万吨。

据预测，2000年—2005年胶鞋和运动鞋的内销量及出口量将年均增长10%，对白炭黑的需求量将随之增长。

2、轮胎

随着我国汽车工业和公路交通运输的快速发展，据预测2000年—2010年轮胎总需求量将翻一番，其中使用白炭黑较多的载重子午胎将从332万条增加至2400万条，再加上汽车轮胎为降低生，降低滚动阻力而加大白炭黑用量的趋势，轮胎用白炭黑将是其需求量的主要增长点。

3、农药和饲料

随着高效低毒农药比重增大，农药行业对白炭黑的需求量增加将减缓。

随着我国禽畜饲养业进一步的发展，对白炭黑的需求趋于增加。

4、涂料

随着住房建设的迅速发展和人民生活水平的快速提高，涂料的需求量增加较快，作为涂料消光剂、防沉剂和分散剂的白炭黑的需求量将有较快的发展。

5、牙膏

牙膏的市场需求总量已不再增长，但是随着人民生活水平的提高，使用白炭黑为磨料的高档牙膏消费比例将逐步增多，牙膏用白炭黑的需求量将不断增加。

2.3.2白炭黑需求预测

据相关行业发展趋势及对沉淀法白炭黑的需求，对2005年、2010年不同行业白炭黑需求量的预测见表（2005年、2010年白炭黑需求量预测表），2000年—2010年白炭黑的需求量将以每年约6.7%的速度增长。

2.4产品的价格分析

2.4.1国内外产品价格的现状

目前，国外产品质量好，价格高；国内蒙古自治区品质量不稳定，价格较低。

我国有丰富而廉价的原料（纯碱、石英砂、硫酸等）资源和较低的装置设备投资，从而产品成本也较低。

2005年、2010年白炭黑需求量预测表单位：

万吨

需求行业

200年

2005年

2010年

需求量

比例%

需求量

比例%

需求量

比例%

橡胶小计

15.43

76.51

19.60

78.33

23.85

61.01

其中：

胶鞋

13.6

60.27

14.35

51.25

15.31

43.73

轮胎

1.83

8.12

5.25

18.75

8.54

24.41

浅色橡胶制品

1.83

8.12

2.33

8.33

2.96

8.47

农药饲料

3.08

13.68

3.03

10.83

3.08

8.81

涂料

0.63

2.82

1.16

4.16

2.37

6.78

牙膏

0.22

0.99

0.47

1.67

0.95

2.71

其他

1.35

6.00

1.4

5.0

1.78

5.08

需求合计

22.54

100.00

27.99

100.00

34.99

100.00

2.4.2产品的价格趋势

目前，普通白炭黑产品价格趋于稳定；超细活性白炭黑价格居高不下。

2.4.3产品价格的确定原则

轮胎行业白炭黑售价在5500元/吨左右。

为使企业具有较强的抗风险能力，本报告采用较保守的销售价格进行技术经济评价。

其产品价格如下：

白炭黑：

5000元/吨（轮胎行业）。

目前国内所需超细二氧化硅产品主要靠进口，产品进口价格昂贵，以硅橡胶用白炭黑为例，折合人民币约1.2万元/吨，国内售价依品种不同，价格有所差别，平均在1.2—3万元。

考虑到本产品进入市场后能尽快为用户接受，采用低价策略，产品售价按1.0万元/吨计算。

第三章产品方案及生产规模

3.1产品方案

本项目达产后，白炭黑生产能力达25000T/a，其中新增高补强透明白炭黑10000T/a，子午线轮胎用白炭黑15000T/a。

项目完全达到设计能力后，将对国内最大的白炭黑生产基地结构得到优化。

3.2生产规模及各装置规模确定的原则和理由

本装置规模按照市场当前销售容量及预测的潜在销售确定：

白炭黑的市场还处于成长期，被誉为化工行业中的朝阳产业。

化工“十五”规划中超细活性白炭黑被列为鼓励发展的产品。

我国目前已形成年产26万吨白炭黑生产能力，实际产量不足20万吨。

大多数生产企业装置规模小，原材料动力消耗高、污染严重。

生产技术水平低，产品质量差且不稳定，高档次产品较少。

我国年需求量已达25万吨，目前尚有5—6万吨的缺口。

高档次白炭黑需要大部分依靠进品。

本项目新增生产能力20000T/a，其中新增轮胎用白炭黑生产规模为10000T/a，超细活性白炭黑生产规模为10000T/a。

3.3产品质量标准

1、白炭黑

高补强透明白炭黑执行最新部颁标准（HGT3061—1999）

白炭黑技术指标（HG/T3061—1999）

项目

技术要求

SiO2含量（干品）%

≥90

颜色

优于/等于标样

加热减量%

4.0—8.0

45um筛余%

≤0.5

灼烧减量（干品）%

≤7.0

PH

5.0—8.0

总铜含量ml/kg

≤30

总锰含量ml/kg

≤50

总铁含量ml/kg

≤1000

DBP吸油值cm3/g

2.00—3.50

本产品作为浅色橡胶补强剂，补强性能应符合HG/T2197—91技术条件要求：

见下表HG/T2197—91技术条件

HG/T2197—91技术条件

项目

技术要求

拉伸强度MPa

≥17.0

扯断伸长率%

≥675

500%定伸强度Mpa

≥6.3

按沉淀水合二氧化硅的比表面积分六个类别，见下表

沉淀水合二氧化硅的分类表

等级

比表面积，m2/g

等级

比表面积，m2/g

A

≥191

D

106—135

B

161—190

E

71—105

C

136—160

F

≤70

第四章工艺技术方案

4.1工艺技术方案的选择

4.1.1国内外白炭黑生产工艺技术概述

白炭黑是橡胶工业重要的补强原料，随其方法的不同，产品的物理化学性质、化学成份及其物理结构有很大差异，应用领域也不相同。

即使使用相同的一种方法制造，白炭黑的质量也随其设备条件和生产工艺条件的控制情况不同有优劣之分。

白炭黑按生产方法可分为两类，即气相法折炭黑和沉淀法白炭黑，气相法白炭黑是有机硅橡胶的补强材料，也可用于涂料、油墨和塑料工业作分散剂、抗沉降剂或消光剂，还在许多行业作流动剂、吸附剂或载体等，但由于其价格昂贵，总的用量不多，不到沉淀法的十分之一。

沉淀法白炭黑作为橡胶的补强原料主要用于鞋类，轮胎和其它透明和彩色橡胶制品，还可用作塑料制品、涂料、粘合剂、人造分子筛、合成树脂、白色珠光水泥及农药的掺和料，还是造纸、颜料、化妆品、制药、制糖、电子等产品的填充料以及生产印刷油墨的消光剂、塑料薄膜的开口剂。

1、气相法白炭黑

气相法白炭黑是德国德古萨（Degussa）公司发明的，1940年该公司用该法生产出白炭黑。

目前世界气相法白炭黑的总产量相当于沉淀法白炭黑总产量的10%。

其方法是采用四氯化硅气体在氢一氧气流中于高温下水解制得烟雾状二氧化硅。

反应式为：

2H2+O2→2H2O

SiCl4+2H2O→SiO2+4HCI

2H2+O2+SiCl4→SiO2—4HCI

将四氯化硅蒸气，氢气和空气的均匀混合物通到燃烧室内，与高温1100—1800℃下将四氯化硅水解成二氧化硅和氯化氢气体。

然后，经凝结室使二氧化硅在其中湍流，停留一定时间后即形成絮状的二氧化硅，最后经过旋风分离器收集，送脱酸炉，以含氨的空气或温热空气吹洗白炭黑，去除残留的氯化氢，至PH值达到需要值即为成品。

该方法优点是产品纯度极高，分散度高，粒子细而成球形，表面羟基少，因而具有优异的补强性能。

但所有原料价格昂贵，设备要求高，技术复杂。

因此只有对白炭黑有特殊用途要求情况下，才使用该方法。

2、沉淀法白炭黑

（1）四氯化硅水解法：

四氧化硅水解法，其反应式为：

SiCl4+2H2O→SiO2+4HCI

其过程是将四氯化硅滴加到水中，或者是在有机溶剂中使四氯化硅和水作用发生水解反应。

该法所用原料贵，技术复杂，工业化的可能性不大。

（2）聚硅酯水解沉淀法

聚硅酯水解沉淀法需选择适合适的硅源，控制水解与沉淀的反应速率，可得到超细二氧化硅产品。

但是原料来源少，不易获得，且反应过程控制的可操作性不强，所以只有文献报道的实验室产品，工业化的可能性不大。

（3）硫酸沉淀法

硫酸沉淀法，其反应式为：

Na2SiO3+H2SO4→Na2SO4+H2SO3

（n—1）H2O+H2SiO3→SiO2.nH2O（白炭黑）

硫酸沉淀法是目前生产白炭黑的主要方法，该方法又分浓酸反应法和稀酸反应法。

由于稀酸法带入反应系统的水量大，给后工序脱水、洗涤、干燥增加了负荷，相应产品损失量增大，原材料、动力消耗增加，产品收率降低。

目前国内新建厂，如福建三明、南平、湖南珠州、江西南昌等均采用浓酸沉淀法。

近几年，随着白炭黑生产技术研究的不断深入，研究开发成功了沉淀法白炭黑的改性技术。

利用沉淀法也可以生产出超细活性白炭黑。

（4）盐酸沉淀法

盐酸沉淀法，先将水玻璃和盐酸作用制造晶种，再将晶种、水玻璃、盐酸一起加入反应锅进行反应、熟化。

其反应式为：

mNa2O.nSiO2+2mHCI→2mNaCI—nSiO2.mH2O

用该法制取高活性白炭黑，关键在于防止硅酸聚集成硅凝胶。

为此，在硅溶胶的制备过程中，严格控制PH值尽量选取接近凝胶点的PH值为最佳控制值；其次在沉淀反应过程中，选择PH=6.0—8.0，反应温度50—80℃为比较理想。

必要时，加入适量NaCI，以使SiO2原级粒子聚集成二次粒子沉淀下来，并加入适量表面活性剂（如甘油），改善产品的吸油值和其色泽亮度。

盐酸沉淀法由于使用盐酸，容易产生氧化氢对设备的氯相腐蚀。

另外，据德国务古萨公司报道，盐酸法白炭黑用于子午线轮胎作补强剂时，对钢丝腐蚀性比硫酸法白炭黑大。

目前，国内使用此方法的厂家很少。

（5）二氧化碳沉淀法

二氧化碳沉淀法是将经过稀释并澄清或过滤的水玻璃溶液置入碳化塔，通过CO2气体，在80—90℃温度下碳化6小时左右生成SiO2沉淀物，其反应式为：

Na2O.mSiO2+nH2O+CO2→mSiO2.nH2O+Na2CO3

Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3

反应完毕后，加入2N的H2SO4进行中和酸化，使Na2CO3全部转化为易洗去的Na2SO4，并过量使之PH=2—3，其反应式为：

Na2CO3+H2SO4→Na2SO4+CO2+H2O

用该法生产白炭黑，反应器效率低，产品质量很难达到硫酸沉淀法，基本上不再采用。

3、白炭黑的改性技术

白炭黑是一种超细微具有活性的二氧化硅粒子，化学名称为水和无定形二氧化硅或胶体二氧化硅。

白炭黑具有特殊的表面结构（带有表面羟基和吸附水）、特殊的颗粒形太（粒子小，比表面积大等）和特殊的物理化学性能，广泛应用于橡胶、涂料、医药、日用化工诸多领域。

由于白炭黑内部的聚硅氧和外表面存在的活性硅羟基及其吸附水，使其呈亲水性，在有机相中难以分散，而且由于其表面存在羟基，表面积较大，聚集体总倾向于聚集，因而产品的应用性能受到影响。

在橡胶硫化体系里不能与聚合物很好的相容和分散，在涂料产品中容易引起凝聚沉淀。

为此，需要对白炭黑进行表面改性，以改善其应用效果，提高产品的附加值，拓展产品的应用领域。

白炭黑的表面改性是利用一定的化学物质，通过一定的工艺方法，使白炭黑的表面羟基与化学物质发生反应，消除或减少其表面活性硅羟基的量，以达到表面改性的目的。

一般来说，大部分能够与白炭黑的表面羟基发生化学反应的易挥发物质均可作为改性剂。

国外白炭黑的表面改性研究起步于二十世纪60—70年代，研究工作的重点包括改性的方法，改性工艺，改性剂的选择等方面。

白炭黑表面改有无机物改性法和有机物改性法。

无机物改性如利用TiO2包敷SiO2，而有机物改性是白炭黑表面改生的主要方法，该改性方法的技术关键在于有机基团取代白炭黑的表面羟基，这一步称有机硅烷化。

有机物改性常用的方法分为干法、湿法和压热法。

（1）干法改性

干法是采用干燥的白炭黑与改性剂（有机物）蒸汽在固定反应器或流化床反应器中高温条件下接触反应，该法的主要特点是过程简单，后处理工序少，改性工艺容易同气相法生产装置相连接，易于实现规模化工业生产。

缺点是其改性剂消耗量大，操作条件严格，设备要求高，因而生产成本高。

（2）湿法改性主要两种。

①其一是将干燥的白炭黑与改性剂——即一种有机溶剂（苯、甲苯等）组成溶液一起加热煮沸，回流反应，然后分离、干燥。

该工艺的特点是工艺简单，产品质量容易控制，改性剂消耗量小。

缺点是其产品处理过程中复杂易造成有机溶剂污染，较难实现规模化工业生产。

②其二是将干燥的白炭黑或洗涤后的沉淀白炭黑滤饼配制成水溶液浆料，可加入水溶性有机溶剂，如醇类或表面活性剂等，然后加入改性剂进行有机硅烷化反应；或将改性剂直接加入到合成沉淀白炭黑的原料中，合成反应的同时进行改性反应；还可以在合成沉淀反应完成后的悬浊液中加入改性剂。

该法的主要特点是工艺简单，辅助设备少，可以对沉淀白炭黑尤其是沉淀白炭黑的半成品进行改性，有利于降低生产成本。

（3）压热法

压热法是将白炭黑与改性剂在热压釜中高温度压下进行改性反应，反应条件较为苛刻。

4.1.2工艺技术方案和原材料的选择

根据上述有关白炭黑生产工艺的现状叙述，结合项目的实际情况，我们选定高补强透明白炭黑的生产工艺采用硫酸沉淀法，超细活性白炭黑生产工艺采用温法改性方法。

即将洗涤后的沉淀白炭黑滤饼配制成水溶液浆料，加入水溶性有机溶剂，如醇类或表面活性剂等，然后加入改性剂进行有机硅烷化反应。

硫酸沉淀法白炭黑的实际反应式如下：

Na2Om（SiO2）+H2SO4+（m—lH2O）→Na2SO4+mH2SiO3

（n—l）H2O+H2SO3→SiO2.nH2O

从反应式可以看出，水玻璃的模数越高，其消耗量就越小，但模数过高，其质量无法保证。

因此原材料选用模数为3.1—3.4的水玻璃和含